Испускательная способность

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Испуска́тельная спосо́бность (излуча́тельная спосо́бность) — характеристика теплового излучения поверхности твёрдого тела.

Определяется как поток энергии излучения, испускаемый единичной площадью поверхности за единицу времени при данной температуре в заданном диапазоне длин волн излучения[1].

Физические основы[править]

Более строго, испускательная способность тела Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle R_{\lambda, T}} равна энергии Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle dW_{\lambda}} , излучаемой с единицы площади Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S} поверхности за единицу времени Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t} при температуре Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T} в диапазоне длин волн от Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \lambda \div (\lambda+d\lambda)} :

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle R_{\lambda, T}=\frac{dW_\lambda}{Std\lambda}=\frac{dR}{d\lambda}} .

В Международной системе единиц СИ испускательная способность поверхности имеет размерность Вт/м2.

Испускательная способность источника, для которого выполняется закон Ламберта, а излучение распространяется во все стороны, называется светимостью, а по величине равна Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \pi} .

Испускательная способность зависит от температуры тела[2], и, в зависимости от этой температуры, имеет разный спектральный состав. Для описания её вводят понятия испускательной способности тела на единицу интервала частот и длин волн (обозначаются, соответственно, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle B_{\nu, T}} и Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon_{\lambda, T}} ). Интегральные (полные) испускательные способности поверхности твёрдого тела (источника) получают интегрированием спектральной излучательной способности по всему спектру излучения (частотам или длинам волн).

Для абсолютно чёрного тела испускательная способность подчиняется закону излучения Планка, и закону излучения Кирхгофа:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \frac{\epsilon_{\nu, T}}{\alpha_{\nu, T}}=\epsilon_{\nu, T}^0} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon_{\nu, T}^0}  — испускательная способность абсолютно чёрного тела в телесном угле, равном Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 2\pi} .

Если испускательная способность вычисляется в некотором направлении на единицу телесного угла, то она представляет собой т. н. энергетическую яркость поверхности Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_s} , определяемую как отношение потока излучения Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Phi} , проходящего через определённую площадку и распространяющегося в телесном угле Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d\Omega} , содержащем данное направление, к площади проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению распространения, и величине телесного угла[3]:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_e = \frac{d^2\Phi_e}{dA_{\bot}\,d\Omega} = \frac{d^2\Phi_e}{dA\,\cos\theta\cdot d\Omega}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \theta}  — угол между нормалью к излучающей площадке и рассматриваемым направлением, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle dA}  — площадь площадки, а Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle dA_{\bot}}  — площадь упомянутой выше проекции.

В Международной системе единиц СИ энергетическая яркость поверхности имеет размерность Вт/(м²·ср).

Примечания[править]

  1. ↑ Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов.. — 6-е изд., стер.. — Москва: Физматлит, 2003.
  2. ↑ Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — Москва: Наука, 1973.
  3. ↑ Энергетическая яркость Архивная копия от 22 июля 2020 на Wayback Machine. ГОСТ 8.654-2016. Фотометрия. Термины и определения.]

Литература[править]

  • Апенко М. И., Дубовик А. С. Прикладная оптика. — Москва : Наука, 1982.
  • Бутиков Е. И. Оптика : учебное пособие для вузов. — СПб. : БХВ-Петербург : Невский ДиалектЪ, 2003.
  • Заказнов Н. П., Кирюшин С. И., Кузичев В. И. Теория оптических систем : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2008.
  • Запрягаева Л. А. Прикладная оптика. Ч. 1. Введение в теорию оптических систем. — Москва : Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъёмки и картографии, 2017.
  • Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов. — Москва : Физматлит, 2003.
  • Михеенко А. В. Геометрическая оптика : учебное пособие. — Хабаровск : Издательство Тихоокеанского государственного университета, 2018.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. — Москва : Физматлит, 2014.

Ссылки[править]

Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Испускательная способность», расположенная по адресу:

—«https://ru.ruwiki.ru/wiki/Испускательная_способность»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Испускательная_способность&oldid=2274602